第十章 圆柱齿轮传动的互换性及检测
§10. 1 概述 §10. 2 圆柱齿轮的误差评定参数及检测 §10. 3 齿轮副的误差评定参数及检测 §10. 4 渐开线圆柱齿轮精度标准及应用
§10. 1 概述
在机械产品中，齿轮传动应用极为普遍，它广泛地用于传递 运动和动力以及精密分度。齿轮传动的质量和效率主要取决于齿 轮的制造精度和齿轮副的安装精度。要保证齿轮在使用过程中传 动准确平稳、灵活可靠、振动和噪声小等，就必须对齿轮误差和 齿轮副的安装误差加以限制。随着科学技术的发展和生产水平的 提高，产品对齿轮传动的性能要求也越来越高，因此了解齿轮误 差对其使用性能的影响，掌握齿轮的精度标准和检测技术具有重 要意义。
§10. 1 概述
现代制造业的特点是生产规模大、分工细、协作单位多、互换性
要求高。如何协调各个生产环节，使分散的、局部的生产部门和
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§10. 1 概述
在传动中，齿轮工作齿面应接触良好，均匀受载，以避免传动载荷
较大时齿面产生应力集中，引起齿面磨损加剧、早期点蚀甚至折断。
载荷分布的均匀性是指要求啮合齿面能较全面地接触，使齿面上的
载荷分布均匀，隙的合理性
齿侧间隙(简称侧隙)是指要求装配好的齿轮副啮合时非工作齿面
OO1(e1)。它是指由于齿坯定位孔与心轴之间有间隙，且因为两轴 线调整不重合造成的。
(2)运动偏心。由机床分度蜗轮的轴心线与机床工作台回转轴线
不重合产生的偏心为运动偏心，如图10-1中OO2(e2)。 (3)机床传动链周期误差。主要由传动链中分度机构各元件误差
引起，尤其是分度蜗杆的径向跳动和轴向跳动的影响。
渐开线齿廓的形成原理，利用专门的齿轮加工机床加工齿轮，如滚
齿、插齿、磨齿。
下面仅以滚切直齿圆柱齿轮为例，分析齿轮的加工误差及影响因
素，如图10-1所示。
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§10. 1 概述
1.产生加工误差的主要因素
(1)几何偏心。齿坯在机床上的安装偏心，即齿坯定位孔的轴线
与机床工作台的回转轴线不重合而产生的偏心，如图10-1中
(1)长周期误差和短周期误差。滚齿时，齿廓的形成是刀具对齿
坯周期性连续滚切的结果，加工误差具有周期性。
齿轮回转一周出现一次的周期误差称为长周期误差。长周期误差
主要由几何偏心和运动偏心产生，以齿轮一转为一个周期。这类周
期误差主要影响齿轮传动的准确性，当转速较高时，也影响齿轮传
动的平稳性。
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之间有适当的间隙，以保证储存润滑油和补偿制造与安装误差及热
变形，使其传动灵活。过小的齿侧间隙可能造成齿轮卜死或烧伤现
象，过大的齿侧间隙会引起反转时的冲击及回程误差。因此应当保
证齿轮的侧隙在一个合理的数值范围之内。
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§10. 1 概述
不同用途和不同工作条件的齿轮及齿轮副，对上述要求的侧重点 是不同的。例如:控制系统或随动系统的齿轮、机床分度盘机构中的 分度齿轮的侧重点是传递运动的准确性，以保证主、从动齿轮的运 动协调、分度准确;汽车和拖拉机变速齿轮以及机床变速箱中的齿轮， 其传动的侧重点是传动平稳性，以降低噪声;轧钢机、矿山机械、起 重机中的低速重载齿轮传动的侧重点是载荷分布的均匀性，以保证 承载能力;涡轮机中高速重载齿轮传动对三项精度的要求都很高，而 且要求很大的齿侧间隙，以保证较大流量的润滑油通过。
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§10. 1 概述
一、齿轮传动的使用要求
按照用途不同，对齿轮传动使用要求主要表现在以下四个方面: 1.传递运动的准确性 齿轮传动理论上应按照设计规定的传动比传递回转的角度，即当 主动齿轮转过一个角度θ时，从动齿轮应按传动比i准确地转动相应 的角度θ2 =iθ1。但实际上由于存在加工误差和安装误差，从动齿 轮的实际转角θ2偏离其理论转角。θ2而出现实际转角误差△θ2 =θ2’-θ2。传递运动的准确性是指要求齿轮在一转范围内传动比的 变化尽量小，它可以用一转过程中产生的最大转角误差来表示。
§10. 1 概述
齿轮转动一个齿距中出现一次或多次的周期性误差称为短周期误差。 短周期误差主要由机床传动链和滚刀制造误差与安装误差产生的。 该误差在齿轮一转中多次反复出现。这类误差主要影响齿轮传动的 平稳性。
(2)径向误差、切向误差、轴向误差。在切齿过程中，由于切齿 工具距离切齿坯之间径向距离的变化所形成的加工误差为齿廓径向 误差(图10-2)。几何偏心是齿轮径向误差的主要来源。滚刀的径 向跳动也会造成径向误差。即切齿过程中齿坯相对于滚刀的径向距 离产生变动，致使切出的齿廓相对于齿轮配合孔的轴线产生径向位 置的变动。加工出来的齿轮一边的齿高增大，另一边的齿高减小， 在以齿轮旋转中心为圆心的圆周上，轮齿分布不均匀。 上一页 下一页
(4)滚刀的制造误差和安装误差。滚刀的齿形角误差、滚刀的径
向跳动、轴向窜动等。
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§10. 1 概述
(5)齿坯本身的误差，包括尺寸、形状、位置误差。
2.齿轮加工误差分类
由于加工工艺系统误差因素很多，加工后产生的齿轮误差的形式
也很多。为了区别和分析齿轮各种误差的性质、规律及其对齿轮传
动的影响，从不同的角度对齿轮加工误差分类如下:
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§10. 1 概述
在齿轮传动中，限制齿轮在一转内的最大转角误差不超过一定的 限度，才能保证齿轮传递运动的准确性。
2.传动的平稳性 齿轮传动瞬时传动比的变化会引起齿轮传动中的冲击、振动和 噪声。传动的平稳性是指要求齿轮在一转范围内多次重复的瞬时 传动比的变化尽量小，以减少齿轮传动中的冲击、振动和噪声， 保证传动平稳。它可以用控制齿轮转动一个齿的过程中的最大转 角误差来保证。 3.载荷分布的均匀性
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§10. 1 概述
二、齿轮的主要加工误差
齿轮的加工误差来源于组成加工工艺系统的机床、刀具、夹具和
齿坯本身的误差及其安装、调整误差。齿轮的加工方法很多，不同
的加工方法所产生的误差不同，主要工艺影响因素也不相同。齿轮
的加工方法按齿轮齿廓的形成原理主要有仿形法和展成法。仿形法
是利用成形刀具加工齿轮，如利用铣刀在铣床上铣齿;展成法是根据